低硅烧结分形研究进展

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太钢实施高铁低硅烧结初步探讨

2003年l2月December2003钢铁研究Research on Iron &SteeI第6期（总第l35期）No.6（Suml35）太钢实施高铁低硅烧结初步探讨贺淑珍边建刚李铁（太原钢铁集团公司）摘要根据试验室试验和工业试验，讨论了太钢实施高铁低硅绕结的技术问题。

针对高铁低硅烧结矿存在的质量问题，提出了相应的改进措施。

关键词高铁低硅烧结矿质量参数A STUDY ON HIGH IRON AND LOW SILICA SINTER PRODUCTIONAT TAIYUAN IRON AND STEEL GROUP CO ，LTDHe Shuzhen Bian Jiangang Li Tie（Taiyuan Iron and SteeI Corp Co.）Synopsis Based on the Iaboratory and industriaI experiments carried out at Taiyuan SteeI ，this paper discusses technoIogicaI probIems encountered in the high iron and Iow siIica sinter pro-duction.To improve the sinter guaIity corresponding measures are put forward in the paper.Keywords high iron and Iow siIica sinter guaIity parameter联系人：贺淑珍，高级工程师，太原市（030003）太钢技术中心铁前工艺室1前言随着高炉冶炼技术的提高，精料技术进步显得尤为重要。

高铁低硅烧结技术正是目前高炉精料技术发展的趋势。

高铁低硅烧结矿入炉，使得炉渣渣量减少，炼铁焦比降低，高炉利用系数提高，冶炼成本降低。

2002年太钢，投资对自产精矿进行了降硅处理，铁系统资源将发生较大的变化，烧结原料由高硅烧结（烧结矿SiO 2=7%）转向低硅烧结（SiO 2=5%以下），烧结矿性能将发生变化。

小球团低硅烧结技术研究

４．４［４］
。
３试验结果与分析
３１不同焦粉配比试验．
表１明。粉配比对烧结指标影响很大，表焦当焦
粉配比为４７时，．由于烧结料中燃料过少，热量不
足，火后烧结过程不能正常进行。粉配比由点焦
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实施小球团低硅烧结的对策。
２试验方法
首先将配好的原料在钢板上人工倒堆４，次然后加水混匀。混匀后的原料分四次投入１０ｍｍ将００圆盘造球机，ｍｉ造球完毕，后，将其在钢板上４ｎ然并人工倒堆四次。在２００ｍｍ烧结杯中进行烧结试验，固定点火负压２４Ｐ，９０ａ烧结负压７４Ｐ，８０ａ点火时间２ｎ烧结ｍｉ，
ｌ８年联邦德国的蒂森钢铁公司的烧结矿９７
５８增加到７０，结热量增加、结温度升高，．．烧烧生成的液相数量增多。品率提高６０，成．１转鼓指数
提高５８。．３
ＳＯ就降到４８Ｌ￣ｉ．ｓｊ２０年全国烧结矿ＳＯ含量平均为５１％，０３ｉ。．３将近一半的烧结矿的ＳＯ含量小于５０。ｉ．％莱钢、济钢、
随着焦粉配比的增加，直烧结速度变化不大；垂由于成品率升高，利用系数呈升高趋势。
烧结矿的ＦＯ含量随焦粉配比的增加而升高，ｅ焦粉配比由５８．％增加到７Ｏ，ｅ．ＦＯ升高了０７％。．３随着焦粉配比的增加，固体燃耗显著升高，焦粉配比由５８增加到７０，．．固体燃耗由７．７ｇｔ加到０６ｋ／增

低硅烧结矿质量分形维数影响因素

制料５ｎ再取２ｋ（中铺底料约为１ｇ混合料装入Ｏ２０ｍ的烧结杯中，ｍｉ，５ｇ其ｋ）０ｍ以液化石油气为点火燃料，点火温度１０～１０￣点火时间ｌｎ点火负压４９Ｐ，５２０Ｃ，ｍｉ，．ｋａ点火后将负压升为７８ｋａ进行烧结点火器待点火．４Ｐ完毕保温２ｎ后移开。烧结至废气温度达到最高点并开始下降时刻为烧结终点，ｍｉ继续抽风冷却废气温度达
（）１
实际工作中，我们测量的是各级粒径的质量，而不是颗粒的数目，因此要讨论粒度分布与其质量之间的
分形维数。
设ｍ（）ｒ为直径小于ｒ的颗粒积累质量，ｍ为总质量，ｍ（）ｍｏｒ时，ｄｒ当ｒ／ｃ则ｍ（）ｄ。由于ｒ（）２
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ｌ８
河北理工大学学报（自然科学版）
第２９卷
Ｊｒ）＝Ｊ（）ｒＯ一７＞ｖ（ＰｒｄＣＤ
式中Ｐｒ）直径ｒ（一的分布密度函数Ｄ分形维数。 —
维普资讯
第２９卷
第３期
河北理工大学学报（自然科学版）ＪｕｎｆＨｅｅＰｌｔｃｎｃＵｎｖｒｉ（ａｒｃｅｃｄｔｎｏｒＭｏｂｉｏｙｅｈｉｉｅｓｙＮｔａＳｉｅＥｉｏ）ｔｕｌｎｉ
Ｖ１９Ｎ．ｏ．ｏ３２Ａｇ２０ｕ．０７
２００７年８月
文章编号：６４０６（０７０－１－７１７－２２０）３０６２００

低硅烧结技术初探

Ｋｅｒｓｓｎｅｉｇｌｗｓｉｏｂｓｃｔ；ｉｔｒｂｄｔｉｋｅｓａｂｎａｄｔｎｙｗｏｄ：ｉｔｒ；ｏｉｃｎ；ａｉｉｎｌｙｓｎｅｅｈｃｎｓ；ｃｒｏｄｉｏｉ
前言
相比，烧结矿ＳＯ含量有进一步降低的可能，品位ｉ铁
９％，电镜下可观察到为数不少的连成片的磁５在
３１提高烧结矿碱度．
目前，我厂烧结矿碱度范围在１９２１，．５～．５烧结矿入炉比例在７％，０已经属于高碱度烧结。如果烧
铁矿和赤铁矿再结晶。
２影响低硅烧结的因素２１碱度、．料层厚度、配碳低硅烧结要求高碱度、料层、厚低配碳。目前，
优质低耗生产。烧结矿是高炉的主要炉料。提高烧
结矿品位有利于提高高炉人炉品位，有利于降低吨铁成本。目前，我厂生产的烧结矿ＳＯ含量在４７ｉ．％
～
５１，品位在５％左右（．％铁６见表１）。与其他钢厂
铁矿＋铁矿总和一般占烧结矿中矿物组成的９％赤２
～
烧结矿产质量与原来相当。目前，我厂烧结矿Ｓ，ｉＯ
含量可以做到４７～．％的水平，果要进一步．％５１如降硅烧结还需从原料、工艺等方面采取优化措施。
还有提高的空间。随着烧结矿品位的提高，ｉＳＯ含量降低，结矿液相量减少，必会影响烧结矿产量烧势和强度。为了保持烧结矿的产质量，须采取相应必的技术措施，调整工艺方案。本文结合我厂实践，探

包钢铁精矿低硅烧结的实验研究

Ｍａｃ２ｌｒｈ．０ＯＶ０．９．ｏ１１２Ｎ．
文章编号：０４—９６（０００ — ０８— ６１０７２２１）１０００
包钢铁精矿低硅烧结的实验研究
朱亚东‘罗果萍王艺慈‘张芳‘王永斌‘郝志忠，，，，，，邬虎林。
殊矿在１３０ｃ２烧结时，烧结试样呈现极不均匀结构，铁酸钙由表及里逐渐减少，整体呈薄壁大气孔结构，烧结矿强
度较差．当烧结温度在１００℃时，２主晶相赤铁矿增多，含量增多，脉石孔隙率增大，但孔隙分布均匀，矿相结构变
均匀．
Ｓｕｙｏｏｓｌｏｉｔｒｎｏｉｏｒｏｃｎｒｔｔｄｎｌｗｉｃｎｓｎｅｉｇｔｒｎｏｅｃｎｅｔａｅｉ
中图分类号：Ｆ４．Ｔ０６４文献标识码：Ａ
摘
要：采用正交试验及微型烧结、矿相显微分析相结合的方法，究了烧结温度、研碱度、ｇＭＯ含量、ｉ：ＳＯ含量对于
包钢特殊矿低硅烧结的强度及组成结构的影响规律．研究结果表明，ｗＳＯ）＝．％的条件下，在（ｉ：４０包钢烧结矿也能具有较高的强度，各因素对烧结试样抗压强度的影ＯＩＩ￣ＮＩ序是：结温度＞碱度＞Ｍｇ烧Ｏ含量＞ＳＯ含量．包钢特ｉ
（．内蒙古科技大学材料与冶金学院，１内蒙古包头０４１；．包头钢铁（团）司炼铁厂，１００２集公内蒙古包头
０４１）１０００４１；．包头钢铁（团）司技术中心，１００３集公内蒙古包头

低硅烧结矿的冶金性能及其优化配用研究

低硅烧结矿的冶金性能及其优化配用研究摘要：为确保高炉低硅烧结矿的顺利稳定融合，研究了二氧化硅含量降低对烧结和综合炉料冶金性能的影响，并优化了低硅烧结矿在烧结成分方面的冶金性能，结果表明，当二氧化硅含量从5 %下降到4.8%时，烧结矿的RDI变化不大；尽管二氧化硅含量继续下降，但由于氯化钙的注入，可大大降低二氧化硅含量。

RI在低硅烧结的生产和应用中不是一个有限的环节。

二氧化硅含量下降到4.8%的两组烧结矿具有最佳的软化特性，随着二氧化硅含量的持续下降，烧结矿的熔炼间隔略有扩大。

矿用烧结、水煤炉结构优化后，高炉合料的冶炼性能显着提高。

关键词：低硅烧结矿；冶金性能；优化措施；改善；前言浓缩液是高温铁的基础。

对高炉生产有决定性的影响。

低硅矿物的烧结是推广高炉炼铁技术的重要措施之一，将大大改善铁的技术和经济指标。

低硅烧结可以提高烧结矿的冶金性能。

减少高炉冶炼过程中产生的渣量；降低柔性熔复层可以提高滴滴的渗透性，促进高炉正常运转，降低结焦比。

与此同时，减少炉渣数量也有助于增加高炉喷煤量。

一般来说，在烧结矿中，Si02每减少1%，高炉结焦率就减少2%，生产率提高3%。

但是，人们普遍认为，Si02含量低于5%时，烧结效率下降，寒冷程度和低温降尘指标下降。

因此，低硅烧结技术的研究与发展已成为世界热点。

一、SiO2含量与烧结矿冶金性能的关系为了研究烧结矿中的二氧化硅含量对其金属性能的影响，在实验室条件下，通过对烧结矿进行试验制备了分别含有6.0%、5.0%和4.0%二氧化硅的烧结饼。

但低温降尘性能有所恶化。

因此低温降尘性能是影响低硅烧结矿金属性能的有限环节。

为了提高烧结矿的低温还原性能，首先要了解二氧化硅含量对矿山的影响机理，然后采取相应措施。

在实验室中，使用电子扫描仪和x射线光谱仪分析了内部微观结构，在烧结矿中，二氧化硅浓度分别为6.0%、5.0%和4.0%。

随着二氧化硅含量的下降，烧结矿微观结构的均匀性从夹层结构降低到大理石结构。

低硅烧结技术的开发

的比率要比还原高硅烧结矿时小。其差异是由两者的
的根本性变化和降本增效的生产需求，口富矿粉使进
用比例逐步提高。目前烧结用铁精粉和烧结矿中ＳＯｉ
含量已经降至低硅烧结水平，铁精粉中Ｓ量为ｉ含Ｏ
３５６０进口富粉中ＳＯ含量为２８％～．３烧．％一．％。ｉ．２４％，０结矿中ＳＯ含量为４５６％，ｉ．％～．这就为天铁研究开发０低硅烧结技术提供了技术前提、原料基础和经验总
对高炉冶炼的核心作用是品位提高，量明显下降。使渣反映在炉况顺行过程中，因渣量的下降，善了软一是改熔带的透气性；二是因烧结矿品位的提高，炉料的软使
熔温度上升，高炉内部的软熔带下移，使熔化温度区间缩小；三是渣量减少还有利于喷煤比的提高。通常，１ｋｉｇＳＯ在高炉内要形成２ｋ炉渣，ｇ烧结矿中ＳＯ含量ｉ
临的主要技术难题是解决由于铁高、硅低、量少所渣带来的强度显著下降问题。低硅烧结的关键在于形成
原率和开始收缩温度．从而使软熔带变薄。
ｔｊ
ｍ一７发技Ｉ碹嚏 Ⅱ 技Ｉ与了一ｗｍｃ开ｃ改
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⑨ ⑤ 第晷总＠ ⑨ 年期第固期
低烧技的发硅结术开
低硅烧结技术的开发
陈翔勇（津天铁冶金集团有限公司科技质量部，５４４天０６０）
［摘要］系统地阐述了低硅烧结技术的原理和上艺要求，以及低硅烧结矿的冶金性能和存在的问题，结合当前天铁烧结生产现状，了实施低硅烧结技术的技术定位和指导原则，论述以及满足低硅烧结所必需的丁艺技术条件和生产措施。

高品位低SiO2烧结技术

2.目前我国高品位低SiO2烧结生产的现状：
由表2可见，我国高品位低SiO2烧结生产已有一定的推广面，往往还有后来者居上，去年受到铁矿石市场紧缺的影响，减慢了这一新技术的发展，但从长远看，这一技术有广泛的推广价值，值得炼铁烧结界重视和关注。到目前为止，烧结矿的品位有>60%，SiO2含量有接近4.0%的。
(2)优化熔剂结构，高配比生石灰烧结试验研究和生产实践均已证明，白云石粉，轻烧白云石生石灰和蛇纹石，各种熔剂的烧结特性也是不一样的，应加以选择和合理搭配。通过这种搭配，达到提高粘结相及其强度的目的。几个单位的研究和生产实验都证明了[1][2]。采用蛇纹石作为熔剂，具有较高的结构强度和转鼓指数。用蛇纹石替代石灰石和白云石的效果 ①利用系数和成品率有明显提高 ②转鼓指数大幅度提高 ③固体燃耗有所降低
烧结矿转鼓强度/%
64.53
成品率 /%
79.11
利用系数/t·m2·h-1
1.613
FeO/% 8.01
5.5
6.5
18.78
64.90
81.15
1.677
8.00
5.5
6.8
18.56
65.73
82.69
1.803
7.64
太钢不同料层操作烧结各项指标列于表7
表7 太钢二烧不同料层操作参数及指标
2019
441
2019
472
2019
538
水
145×1
钢
115×2
2019
545
利用系数 (t/m2·t)
1.227 1.215 1.428 1.455 1.590 1.329 1.754 1.778 2.334 2.042 1.591 1.645

积极开发低硅烧结技术

１前
言
含量为全国最低（５）左右，达到了世界４．％先进水平。
２世纪钢铁工业将面临严竣的市场竞争。１钢铁企业要实现可持续发展，必须进一步提质降耗，而积极推广高炉精料技术，实施低硅烧
近年来，随进口富矿粉的增配，ＳＯ含量降到ｉ２了５～６。其中，宝钢、韶钢烧结矿中ＳＯ％％ｉ２
全还原阻力，低硅烧结矿还原时气体扩散阻力
的比率要比还原高硅烧结矿时小，其差异是由
结则是实现这一目标的重要举措。
由于受选矿生产和成本的限制，国内精矿的品位尚低，全部使用国产精矿很难将烧结矿中的ｓＯｉ２降至４５。进口矿品位高，价格合理．％
（３２０～２０元／）７ｔ，随我国加入ＷＴＯ后，价格还
会进一步降低。这将有利于进口矿的使用，而且
使烧结矿中的ＳＯ降至４．％成为可能。所以积ｉ２Ｏ极研究和开发低硅烧结技术，强化烧结生产和提
高烧结矿综合性能已成为当务之急。
低１，高炉焦比降低２，生产率提高３。％％％但一般认为烧结矿中ＳＯｉ２含量降到５以下％时，会引起烧结生产率降低以及烧结矿冷强度和低温还原粉化指标变差等。因此，有关低硅烧结技术的研究与开发已成为当前国际上广泛

宣钢低硅烧结及烧结矿合理化学成分的试验研究

分的控制范围。
关键词：低硅烧结；烧结矿；化学成分中图分类号：Ｔ０６４Ｆ４．文献标识码：Ａ文章编号：１０５０（０７１０２００６— ０８２０）Ｏ — ０４— ７
ＴＲＩ，ＡＩＡＢＯＵＴＬＯＷ —ＳＬＩＩＣＯＮＴＥＲＤＡＮＤＳＧＲＥＡＳＯＮＡＢＬＥＣＨＥＭＩＣＡＬＣＯＭＰＯＮＥＮＴＮＴＥＩＳＲ
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总第１７期５
２００７年第１期
河北冶金
２００７，Ｎｕｂｅｍｒ１
Ｔｌｏ５ｔ７
宣钢低硅烧结及烧结矿合理化学成分的试验研究
曹丽华。，刘福泉
（．宣化钢铁集团有限责任公司技术中心，河北１
结的最佳烧结矿化学成分。
４１计算碱度１９倍．．
３
烧结杯试验工艺参数
计算碱度Ｒ为１９时的烧结试验结果见表３．。
表３Ｒ＝１９时的烧结试验指标．
料层高度６０ｍｍ（括铺底料２０包０ｍｍ），点
ｌ
前言
烧结生产，保证烧结矿产、质量满足炼铁生产的需
要。
为提高烧结矿品位，降低烧结矿ＳＯｉ含量，
宣钢炼铁厂与技术中心合作进行了实验室烧结杯试
２原燃料粒度组成及化学成分
验，探讨烧结实现低ＳＯ、低ＦＯ、高强度的原燃ｉｅ

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２０１３年７月
Ｊｕ１．２０１３
文章编号：２０９５－２７１６（２０１３）０３－００２４－０３
低硅烧结分形研究进展
马雪刚，崔志敏，刘青，桑榕栎，张玉柱
（１．河北联合大学现代技术教育中心，河北唐山０６３００９；２．河北联合大学冶金与能源学院，河北唐山０６３００９）
的主要方法。
分形理论计算可以利用单重分形维数来表征也可以利用多重分形谱和奇异性指数来定量刻画。冶金工作者们利用单重分形维数对低硅烧结矿做了大量的工作，并取得了一些成果。但是由于单重分形只能对事物进行整体性、平均性的描述而不能从局部上对其进行奇异性、非均匀性的分析研究，而烧结矿本身就是多孔的复杂结构，不仅要求整体的刻画更要求对局部进行精确的描述，所以冶金工作者们开始探求新的解决方法。研究发现，利用多个分形维数（分维谱）可以从局部结构上，对复杂事物进行奇异性、非均匀性的定量进行表征，从而弥补了单重分形的不足。
பைடு நூலகம்
第３期
马雪刚，等：低硅烧结分形研究进展
分布、空隙分布、晶粒分布的分形研究建立了相应的分形维数和烧结矿配矿条件及性能之间的关系。分维值愈大，其小粒度所占的质量百分比愈大、材料越易粉碎；分维值愈小，粒度组成越集中、均匀程度愈好并且烧结矿的晶粒生长越来越均匀，粘结相的分布也更加均匀；利用粒度分布曲线及数据表可以外推估测其级配，为各级颗粒所占比例的精确估测提供了实用依据。通过压汞实验对烧结矿的微孔隙进行了测定的实验曲线
结果表明］：低硅烧结矿的粒度分形维数均介于２．Ｉ～２．７之间，其具有良好的线性相关性，分形特征显著；
规则的形态，揭示非线性系统中有序与无序的统一以及确定性与随机性的统一。虽然分形理论在２Ｏ世纪
７Ｏ年代才首次提出，但经过多年的发展，已成为－Ｉ＇－］重要的的新科学，被广泛的应用到自然科学和社会科学
的多个领域，成为当今国际上许多学科的前沿研究课题之一。低硅烧结矿因其自身内部的复杂性、不均匀性，致使冶金工作者们至今仍不能对其机理进行定量的表征。于是一些工作者将分形理论应用于对低硅烧
谱对低硅烧结矿进行研究是一种有效的研究方法。中图分类号：ＴＦ１２４．５文献标志码：Ａ
０引言
低硅烧结可以改善烧结矿的冶金性能，降低焦比，提高煤比，对进一步提高高炉的生产率有着积极的意义，一般把烧结矿中的ＳｉＯ：含量低于或等于４．５％的烧结矿称为低硅烧结矿，随着生产技术的进步，矿物资源的匮乏，外矿的大量引入，导致烧结原料中ＳｉＯ含量远远高于４．５％，所以现在一般把烧结矿中的ＳｉＯ：含量低于或等于５．Ｏ％的烧结矿称为低硅烧结矿。目前对低硅烧结矿的研究主要侧重于机理方面的研究，即烧结矿显微结构号陛能关系的研究。然而这种研究仅仅停留在烧结矿矿物组成及形貌对宏观性能的定性描述上，无法在工程上精确给出烧结矿的微观结构及其宏观性能的定量表征，而是通过现场经验反复试验摸索出适合的参数，不能满足烧结矿需要准确快速确定工艺参数的需要。通过冶金工作者大量的研究发现，当前被广泛应用于岩土…、陶瓷、水泥、等破碎及筛分机理研究的分形理论，同样可以做为低硅烧结矿机理研究
第３５卷
第３期
河北联合大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｂｅｉＵｎｉｔｅｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏ１．３５Ｎｏ．３
１低硅烧结矿与单重分形研究
“ 分形” 这个名词是由美籍法国数学家Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ于１９７５年首先提出的Ｊ，至今没有确切的科学定义。
它是研究处于无序的、不稳定的、非平衡的和随机的状态中的现象和过程，透过过程中无序的混乱现象和不
及数据表可以知道烧结矿分形曲线在孔隙尺寸很小时表现出非分形特征，透过这段曲线可以找出烧结矿强
度和孔隙结构分形维数之间的关系。这些理论成果为后人利用分形研究低硅烧结矿打下了坚实的基础。
在孟华栋研究的基础上司新国等对低硅烧结矿的粒度分布的分形特征及分形维数的物理意义和不同温度下低硅烧结矿细观形貌变化规律，结合宏观现象、微观结构对低硅烧结矿的内部机理进行了深人的研究。
关键词：低硅烧结；单重分形；多重分形摘要：分析了分形理论应用于低硅烧结的必要性；总结了单重分形在低硅烧结方面的应用，并指出了其中的不足；介绍了多重分形及其在多个领域的应用，重点阐述利用多重分形谱对不同Ｒ、ＳｉＯ含量、ＭｇＯ含量以及配碳量的情况下的低硅烧结进行冶金分析。表明利用多重分形
结矿的研究上来，并取得了以下的成果。
孟华栋等研究表明低硅烧结矿粒度组成、空隙分布、晶粒分布都具有良好的分形特征，并且利用粒度
收稿日期：２０１２．１２－２５
基金项目：基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．５０９７４０５２）